本文關鍵詞：小量程MEMS電容式壓力傳感器設計與工藝研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：研究小量程壓力傳感器的目的在于解決小量程壓力環(huán)境下的壓力測量問題。針對傳統(tǒng)MEMS壓力傳感器在測量小量程壓力時靈敏度會下降的問題,本文設計了一種小量程壓力傳感器。鑒于電容式傳感器在測量小量程壓力時的潛在優(yōu)勢,傳感器采用電容結構,基于變間隙式平行板電容器的原理來測量壓力。目前,利用表面微加工工藝來生產MEMS器件已經成為實現(xiàn)MEMS器件微型化、小成本、低功耗、集成化、智能化、系列化和標準化的重要途徑。本文以表面微加工工藝為設計思路,提出了一種超薄壓敏極板的制備方法。傳感器壓敏極板極板厚度僅為3μm,從而可以提高傳統(tǒng)MEMS電容式壓力傳感器測量小量程壓力時的靈敏度。本文對小量程MEMS電容式壓力傳感器的研究從下面三個方面進行:傳感器的結構設計、傳感器力學性能和電容響應的有限元分析仿真以及傳感器芯片的工藝研究。以解決小量程壓力測量的難點為目標和出發(fā)點,設計了傳感器的整體結構;采用理論與仿真相互結合的研究方法,借助有限元分析軟件模擬了傳感器的性能;基于表面微加工工藝設計了傳感器芯片的工藝制備流程,對其中的關鍵工藝進行了探索性實驗,確定了具體的工藝參數,成功實現(xiàn)了復合薄膜的制備和犧牲層的腐蝕。對加工完成的芯片進行均勻加壓測試,測試結果表明傳感器的靈敏度可達0.007pF/kPa,為實現(xiàn)50kPa以下實際可用的小量程MEMS壓力傳感器打下堅實的理論和技術基礎。
【關鍵詞】：小量程 電容式 壓力傳感器 表面微加工工藝
【學位授予單位】：中北大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP212
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 緒論8-17
• 1.1 選題背景及意義8-9
• 1.2 小量程MEMS壓力傳感器研究現(xiàn)狀9-15
• 1.2.1 小量程MEMS壓阻式壓力傳感器9-11
• 1.2.2 小量程MEMS電容式壓力傳感器11-15
• 1.3 本文的主要研究內容15-17
• 2 小量程MEMS電容式壓力傳感器理論分析及結構設計17-27
• 2.1 傳感器工作原理17
• 2.2 壓敏極板力學性能分析17-18
• 2.3 傳感器機電性能分析18-20
• 2.4 小量程MEMS電容式壓力傳感器研制難點20-21
• 2.5 傳感器結構設計21-25
• 2.5.1 傳感器總體設計22-23
• 2.5.2 傳感器尺寸設計23-25
• 2.6 本章小結25-27
• 3 小量程MEMS電容式壓力傳感器仿真分析27-35
• 3.1 壓敏極板力學仿真27-32
• 3.1.1 壓敏極板靜力學分析28-30
• 3.1.2 壓敏極板模態(tài)分析30-31
• 3.1.3 壓敏極板諧響應分析31-32
• 3.2 傳感器電容仿真32-34
• 3.2.1 傳感器初始電容仿真32-33
• 3.2.2 傳感器可變電容仿真33-34
• 3.3 本章小結34-35
• 4 小量程MEMS電容式壓力傳感器芯片工藝研究35-55
• 4.1 工藝流程設計35-38
• 4.2 ICPECVD制備復合薄膜工藝38-47
• 4.2.1 ICPECVD設備及工藝簡介39-40
• 4.2.2 工藝參數對薄膜性能的影響40-43
• 4.2.3 ICPECVD制備SiO2/Si3N4薄膜43-46
• 4.2.4 工藝結果及討論46-47
• 4.3 犧牲層腐蝕釋放工藝47-51
• 4.3.1 犧牲層腐蝕釋放工藝簡介47-48
• 4.3.2 SiO2犧牲層腐蝕與釋放48-49
• 4.3.3 犧牲層釋放孔設計49-50
• 4.3.4 工藝結果及討論50-51
• 4.4 傳感器芯片測試51-54
• 4.4.1 測試方案介紹51-52
• 4.4.2 測試結果及討論52-54
• 4.5 本章小結54-55
• 5 總結與展望55-57
• 參考文獻57-61
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術論文61-62
• 致謝62-63

【參考文獻】

中國期刊全文數據庫 前10條

1 王心心;梁庭;熊繼軍;賈平崗;王濤龍;劉雨濤;張瑞;;ICPECVD制備氮化硅薄膜工藝的研究[J];儀表技術與傳感器;2016年02期

2 張瑞;梁庭;賈平崗;劉雨濤;王濤龍;王心心;熊繼軍;;基于CMOS-MEMS工藝的小量程電容式壓力傳感器設計[J];儀表技術與傳感器;2016年01期

3 劉雨濤;梁庭;張瑞;王濤龍;王心心;熊繼軍;;ICPECVD法低溫制備氧化硅薄膜的致密性[J];微納電子技術;2015年12期

4 張瑞;梁庭;熊繼軍;劉雨濤;王心心;王濤龍;;小量程MEMS電容式壓力傳感器的研究與發(fā)展[J];電子技術應用;2015年07期

5 張瑞;梁庭;劉雨濤;王心心;王濤龍;熊繼軍;;大量程SOI壓阻式壓力傳感器設計[J];儀表技術與傳感器;2015年07期

6 許高斌;李凌宇;陳興;馬淵明;;SOI基納米硅薄膜超微壓壓力傳感器研究[J];電子測量與儀器學報;2013年12期

7 鄭志霞;馮勇建;;MEMS接觸電容式高溫壓力傳感器的溫度效應[J];電子測量與儀器學報;2013年12期

8 郭文濤;譚滿清;焦健;郭小峰;孫寧寧;;PECVD提高SiO_2薄膜致密性的研究[J];人工晶體學報;2013年04期

9 梁明富;趙翔;;微懸臂梁制作中的犧牲層釋放工藝研究[J];南京工業(yè)職業(yè)技術學院學報;2010年04期

10 陶濤;蘇輝;謝自力;張榮;劉斌;修向前;李毅;韓平;施毅;鄭有p，

本文編號：325158